建筑热工学

建筑学名词

建筑热工学是研究建筑物室内外热湿作用对建筑围护结构和室内热环境的影响，是建筑物理的组成部分。室内外热湿作用的各种参数是建筑设计的重要依据，它不仅直接影响室内热环境，而且在一定程度上影响建筑物的耐久性。

简介

建筑热工学是研究建筑物室内外热湿作用对建筑围护结构和室内热环境的影响，研究、设计改善热环境的措施，提高建筑物的使用质量，以满足人们工作和生活的需要的设计的学科，是建筑物理学的一个分支学科。

建筑物常年经受室内外各种气候因素的作用。属于室外的气候因素有太阳辐射、室外空气的温湿度、风、雨、雪和地下建筑物周围的土壤或岩体的温度和裂隙水等。这些因素所起的作用，统称为室外热湿作用。由于室外热湿作用经常变化，建筑物围护结构本身及由其围成的内部空间的室内热环境也随之产生相应的变化。属于室内的气候因素有进入室内的阳光、空气温湿度、生产和生活散发的热量和水分等。这些因素所起的作用，统称为室内热湿作用。

研究内容

主要任务

建筑热工学的主要任务是研究如何创造适宜的室内热环境，以满足各种办公、生产活动、人们工作和生活的需要。建筑物既要抗御严寒、酷暑，又要把室内多余的热量和湿气散发出去。对于特殊建筑，如空调房间、冷藏库等不仅要考虑热工性能，而且还要考虑投资和节能等问题。

研究范围

建筑热工学的研究范围包括：室外热湿参数及其对室内热环境的影响，建筑材料热物理性能，房屋热稳定性，建筑热工测试的技术以及特殊建筑热工，如空调房间热工设计、地下建筑传热等。

室内热环境

民用建筑设计都是以人为主体，使建筑物满足人们使用时的各项功能要求。为此，除需研究各种建筑空间及其相互关系，也需要研究建筑环境以及环境与空间的相互关系。因此，建筑空间与建筑环境在设计中是不可分割的。建筑热环境是研究人们在建筑空间中的热舒适问题，以便采取合理、有效的技术措施改善建筑热环境、满足人们的热舒适要求。

人的肌体在正常条件下，可算是一个恒温体，为了维持这种状态，人体必须不停地与所处的环境进行热交换，使由新陈代谢过程所产生的热量向环境散发。于是，肌体与环境之间的传热必然满足以下公式所表达的条件，人体与周围环境的换热方式有对流、辐射和蒸发3种，而换热的余量即为人体热负荷△Q。据卫生学研究，厶Q值与人们的体温变化率成正比。当厶Q>0时，体温将升高；当厶Q<0时，体温将降低。如果这种体温变化的差值不大、时间也不长，可以通过环境因素的改善和肌体本身的调节，逐渐消除，恢复正常体温状态，不致对人体产生有害影响；若变动幅度大，时间长，人体将出现不舒适感，严重者将出现病态征兆，甚至死亡。因此，从环境条件上应当控制厶Q值，而要维持人体体温的恒定不变，必须使厶Q：0，使人体处于热平衡状态，人体的新陈代谢产热量正好与人体在所处环境的热交换量处于平衡状态。显然，人体的热平衡是达到人体热舒适的必要条件。由于式中各项还受一些条件的影响，可以在较大的范围内变动，许多种不同的组合都可能满足上述热平衡方程，但人体的热感却可能有较大的差异。换句话说，从人体热舒适考虑，单纯达到热平衡是不够的，还应当使人体与环境的各种方式换热限制在一定的范围内。据研究，当达到热平衡状态时，对流换热约占总散热量的25%～30%，辐射散热量占45%～50%，呼吸和有感觉蒸发散热量占25%～30%时，人体才能达到热舒适状态，能达到这种适宜比例的环境便是人体热舒适的充分条件。

建筑热工规范

保证建筑热工质量的法定文件。它对改善建筑物使用功能，提高室内热环境质量，延长建筑物使用寿命，发挥投资的经济效益和节约能源等方面具有重要意义。技术经济较发达的国家大都订有建筑热工规范，其基本内容包括：建筑热工学的名词、定义、符号和单位；室内外热工计算参数和建筑气候分区；对围护结构保温、隔热、防潮和空气渗透的技术要求；设计标准、计算方法和构造措施的有关规定等。建筑热工规范一般随着国家技术经济的发展不断修订、补充、完善。总的发展趋势是在技术要求和规定中将功能、经济和节能结合起来。

建筑热工测试

测量室外热湿参数、室内热环境的参数和建筑材料热物理性能，检验建筑热工设计效果的技术。

热湿参数测量　主要包括温度、湿度、风速、热流和微气压的测量。

温度测量　通常采用铜－康铜热电偶测量温度。用热电偶测量建筑材料表面温度时，宜将导线沿等温面布置，导线的长度约10～15厘米。测量围护结构内部温度时，也可采用此法。用热电偶测量空气温度时，应加通气良好的铝箔屏障罩，以减少环境热辐射的影响。还可采用半导体温度计、电阻温度计、石英温度计测量温度。

空气相对湿度的测量　通常用通风式干湿球温度计（阿斯曼温度计）、毛发湿度计、电阻湿度计、颜色湿度计。把干湿球温度计中的水银温度计改为热电偶，可远距离测量空气相对湿度。测量固体湿度的基本方法是吸收和烘烤称重。

热流测量　可用热流计、热辐射强度计、对流热流计等进行测量。热流计是冷热结点分别布置在电绝缘薄片两个侧面上的热电堆。电绝缘薄片沿物体等温线布置时，通过此薄片的比热流q与热电堆所产生的电动势E成正比，即：q=cE。式中c是热流计的系数。热辐射强度计是冷热结点同在一个面上的热电堆。把热结点涂黑，冷结点涂白，即可测定阳光的热辐射强度；把热结点涂黑，冷结点用铝箔屏蔽，即可测定物体的热辐射强度。为消除气流的影响，还要在这类仪器上加一云母制成的罩。对流热流计是布置在空心框架上的热电堆，其冷热两结点分居在附面层空气中保持一定距离的两个面上，对流比热流qc与热电堆的读数E′成比例，即qc=ccE′。此式中的系数cc可根据传热分析预先确定。按照类似热流计的原理而应用感湿元件，可制成湿流计。

微风速测量

常用的仪器有：

①电热风速计，是根据一根通电流加热的电热丝，按不同风速下升温不同的原理制成的；

②卡他温度计，根据此温度计的冷却值测量微风速；

③多普勒激光风速计，根据照射于运动微粒上的单色激光的频移效应测量风速；

④转杯风速计，测量不定向的风速；

⑤叶片风速计，测量定向的风速。

微气压测量

用橡皮管接到连通器上出现的水柱差来计量，为将这个水柱差放大，通常采用倾斜管读数，称倾斜微压计。微压计配上测压管，还可测量流体中动压力、静压力、全压力以及风速。

展望

现代人对居住、劳动生产场所的热环境要求不断提高，建筑技术和设备不断改进，建筑热工学的研究内容也不断深化。早期的建筑热工设计一般都采用简化的稳定或非稳定传热理论计算，逐步被更精确的动态模拟计算所替代。

建筑热工学领域应用电子计算机技术后，又使过去若干难以计算的热工课题，如墙和屋顶等转角处三维温度场的计算、房间内部热环境变化（室温波动）等，都可以用电子计算机获得迅速和精确的计算结果。此外，随着城市、乡镇建设的发展，以及城市热环境的改变，建筑热工学研究领域逐步扩大到建筑群体的热环境的改善和利用。